小方坯脱方缺陷产生的原因及采取措施.doc

小方坯脱方缺陷产生的原因及采取的措施现如今，人们对于任何生产过程中的生产效率和生产安全是尤为关注的，不管是在什么生产过程中，它都是存在的。在我们冶金生产过程中，有着许许多多的问题等着我们一个个的去解决，小方坯脱方就是其中的一个，对于小方坯脱方，他是在方坯连铸生产过程中很常见的，对于它的危害，是有目共睹的。小方坯脱方是方坯连铸常见的质量缺陷，它的形成是钢水在结晶器内不均匀冷却，初生坯壳厚度不均匀造成的，同时受其他多种因素综合影响的结果，方坯的脱方是方坯横断面上俩条对角线的长度不等，脱方的方坯连铸在生产过程中很常见，它不但影响下道轧制工序中轧机的咬入，造成轧制困难，而且常伴有角部纵向裂纹和面部纵向裂纹，严重还发生漏钢事故，由于脱方的普遍性和严重性，对于它的一些具体产生的原因以及如何才能有效的采取措施来减少或者是尽可能的避免它的发生，是我们现在应该所关注的。对于小方坯脱方，我们首先来了解下钢水在结晶器内的凝固特性，将钢水注入结晶器，钢水与铜壁接触形成一个半径很小的弯月面，在弯月面得根部，由于冷却速度很快(100/s)，凝固生成生坯壳。正形成的初生坯壳由于发生相变而收缩，使坯壳脱离铜壁，形成气隙。而钢水静压力又使坯壳向外膨胀。此时坯壳的收缩力与钢水的静压力处于动态平衡。随着坯壳的下移，坯壳表面开始回热，坯壳温度身高，强度变低，钢水的静压力使得坯壳变形。在结晶器的角部区域，由于是二维传热，坯壳凝固最快，收缩最早，气隙首先形成，随后传热减慢，推迟了凝固。随着坯壳的下移，气隙从角部扩展到中心。铸坯面部中心部位的气隙比角部小，角部坯壳热流量最小，坯壳较薄，在钢水静压力的做一下，容易产生变形。脱方缺陷的形成有两种理论, 一种认为脱方与坯壳的四个面凝固不均匀有关, 另一种认为脱方与坯壳的四个角凝固不均匀有关。这两种理论的共同点是脱方都是在结晶器内热流最大的地方, 由于坯壳凝固不均匀形成的。脱方是结晶器内铸坯四个角部不均匀冷却所致。受结晶器四壁的约束, 铸坯呈方形, 由于结晶器冷却的不均匀, 坯壳的厚度也不均匀, 冷却强的角部形成锐角, 冷却弱的角部形成钝角。锐角附近坯壳较厚, 钝角附近坯壳较薄。在二冷区喷水冷却时,即使四个面冷却均匀, 但坯壳厚度不均匀造成的坯壳温度也不一致, 导致坯壳不均匀收缩, 从而促使脱方的进一步发展。脱方是结晶器内铸坯四个面不均匀冷却所致。结晶器四个面不同步的间歇沸腾造成坯壳四个面不均匀冷却而导致坯壳厚度不均匀, 而脱方的方向性决定于角部坯壳的薄弱程度。如某一时刻在结晶器弯月面区域, 相邻两个面冷却水处于沸腾状态, 而另两个相邻面冷却水处于不沸腾状态, 由于冷却强度不一样, 坯壳厚薄不一样, 结果冷却强的两个相邻面形成锐角, 冷却弱的两个相邻面形成钝角。在下一个时刻, 结晶器相邻两个面发生沸腾的转换, 导致脱方也相应变换方向。小脱方缺陷的产生不仅仅有它内在的因素，外在的也是不可忽略的，例如脱方的工艺因素和脱方的设备因素，他们是主要的对与脱方产生的外在因素。在工艺因素方面，主要有以下四点。1.浇注温度和浇注速度对脱方的影响，当钢水过热度大, 拉速高时小方坯容易产生脱方。因为这两种因素对结晶器水缝中水的间歇沸腾和坯壳变形起促进作用, 并使坯壳厚度减薄, 坯壳的强度和刚度降低, 容易在不均衡力作用下使初生坯壳产生变形。2.中间包水口偏抖对脱方的影响，当注流偏斜时, 容易使该区域凝固坯壳减薄, 而相对区域凝固坯壳相应加厚, 使坯壳的不均匀性加剧。3.钢水脱氧程度对脱方的影响，钢水的纯净度及氧化性影响坯壳在结晶器内凝固的均匀性和坯壳厚度。当钢中AL0.006%，容易产生套眼, 用氧枪烧眼后易造成注流偏斜, 这些都将造成结晶器内坯壳的生长不均匀。4.化学成份对脱方的影响，钢的收缩量决定于钢的含碳量和温度相变,高温坯壳的线收缩对脱方有直接影响。当C=0.1%时, 在结晶器内坯壳的线收缩最大, 也最容易产生脱方。高碳钢比低碳钢容易产生脱方, 这是因为在弯月面以下2050mm处, 高碳钢比低碳钢的线收缩要小, 热流要大, 容易引起铜管外壁间歇沸腾,造成坯壳厚度不均匀, 有效坯壳厚度变薄。钢中P高时, 可减少坯壳在结晶器内的有效厚度, 使弯月面以下2050mm处热流增加, 容易产生间歇沸腾, 也就容易脱方。与低碳钢相比, P更容易使高碳钢脱方。因为高碳钢比低碳钢的有效坯壳厚度薄, 钢水在凝固区间-Fe所占比例大, 而P在-Fe中的平衡分配系数和扩散系数比-Fe中的小。钢中S30 , 有利于减缓脱方。脱方是多种因素综合作用的结果。因为钢水过热度的波动、中间包及结晶器液面的波动、拉速的变化等造成铸坯坯壳不均匀。脱方有时严重, 有时轻微, 并沿拉坯方向无规律转换角度。因此仅从浇注温度和拉速等工艺因素控制脱方是远远不够的。在设备因素方面，结晶器是连铸机的心脏, 钢水在结晶器中凝固,若在结晶器中坯壳厚度不均匀, 出结晶器时就产生了脱方。从二冷室观察结晶器下口方坯的两个角部有明显的温度差异, 一个角部呈黄白色, 另一个对角呈暗黑色, 黄白色的角部冷却强度小形成了钝角, 暗黑色的角部冷却强度大形成了锐角且出结晶器口处方坯角部颜色经常发生变化。可见, 脱方在结晶器内已经形成, 并在二冷区逐步加剧。结晶器的冷却不均匀程度和二冷区的冷却不均匀程度是多变的, 有可能抑制或加剧脱方。设备因素对脱方的影响主要有以下几方面。1.结晶器铜管倒锥度越大, 脱方程度越轻。2.铜管的使用情况与脱方也是密不可分的。铜管磨损严重, 镀铬层不规则剥落, 变形达到一定程度, 这些因素都可造成结晶器内初生坯壳厚度不均匀, 在拉坯过程中, 由于气隙较大, 冷却不均匀, 容易产生脱方变形并加剧。3.水套对脱方的影响。如果结晶器铜管周边的冷却水流速度不均匀, 铜管四壁的热流密度不同,就会使坯壳冷却不均匀, 导致脱方。水套通常用软钢制造以降低成本, 但软钢易受腐蚀并变形严重, 影响水缝尺寸。若水套角部不是圆角, 角部的水流间隙就比面部大, 这就局部降低水流的阻力,使水优先流向角部, 从而减少面部水流速度。一般来说, 角部承受的冷却是足够的, 而面部要求有高的水流速度来减少铜管变形。此外, 在角部开口的水流间隙有把相邻两个面的水流隔开的作用, 因此水流人口处的速度不均匀且不能调整。要保证均匀的水缝就必须要求水套的圆角与铜管的圆角同心。4.结晶器冷却水质的影响。结晶器冷却水质严重影响铜壁温度和铜管变形。从冷却水中沉积到铜管外壁上的水垢会引起铜壁局部热阻升高, 加剧间歇沸腾和铜管变形, 从而促使铸坯脱方。5.振动情况对脱方的影响。结晶器振动不平稳, 会使铸坯在结晶器内受力不均匀, 增加铸坯与结晶器铜壁之间气隙的不均匀程度, 从而导致不均匀传热, 加剧坯壳厚度的不均匀性, 加剧了脱方。6.导向段磨损及变形可使铸坯偏离弧线, 导致铸坯与铜管之间受力不均匀, 导致坯壳与铜管之间气隙不均匀, 影响局部传热的不均匀, 加剧脱方。7.脱方的铸坯在进入二冷区的最初时间内发展很快。若二冷段对中不好, 对弧不准, 喷咀有堵塞、脱落, 将加剧脱方程度。7.拉矫机压力过大, 会造成铸坯呈非方形矩形拉矫辊不平行, 也将造成脱方。小方坯脱方带来的缺陷是危害的，到底怎样才能合理的解决这些问题是我们的当务之急，预防甚至完全消除将是我们今后必走之路，现在我们所要做的就是很好的预防小方坯脱方。对于预防脱方，我们要做的就是以下几点，1.冶炼系统要稳定操作, 减少后吹, 维持好出钢口, 避免下渣, 确保为连铸提供合格钢水。2.必须保证连铸钢水炉炉吹氢, 以达到均匀大包钢水温度, 确保中间包钢水温度的相对稳定。3.稳定中间包液面和结晶器液面, 稳定拉速,并确保水口对中。4.加强结晶器的制作、安装、使用和维修工作。5.加强振动系统的点检, 确保检修、安装质量。6.认真做好兰冷水过滤器的反冲、排污工作和二冷竖管的定期排渣, 加强二冷段的管理, 确保二冷竖管对中对弧准确、喷咀无堵塞、无脱落。7.经常检查导向段, 确保铸机正常弧度。8.定期检查结晶器冷却水质, 务必达到要求。9.加强对液压站及拉矫机的点检, 及时更换磨损严重的拉矫辊。小方坯脱方是方坯连铸常见的形状缺陷, 它是由工艺、设备因素等综合作用的结果。脱方的根源是铸坯在结晶器内的不均匀冷